2024年中考物理专项复习：内能的利用讲义

专题14内能的利用

考点解读

《内能的利用》是在前面学习《内能》的基础上，进一步讨论内能的转化和实际应用的工

具一一热机。通过对四冲程内燃机工作原理的学习，使学生了解内燃机的主要结构；大致了解

内燃机工作时能量的转化与转移情况；了解内燃机在现代生活，特别是交通方面的应用。通过

具体分析，使学生认识到在利用燃料的内能方面，不可避免地会有一部分内能转化和转移到其

他方面，因此要建立热机效率的概念，并与机械效率作联系和类比，之后自然引出能量守恒定

律。通过本章的学习，使学生了解内燃机的发展对人类进步起到正面作用的同时，要使学生认

识到它给环境带来的负面污染问题。

【母题1］（2023•辽宁）如图是喷气式飞机，它利用燃料燃烧后产生的高温、高压气体提供动

力。下列有关该飞机说法正确的是（）

A.发动机属于热机

B.在升空的过程中，飞机周围的大气压逐渐变大

C.加速升空时，飞机所受的力为平衡力

D.飞机水平飞行时，机翼上方的气体流速大，压强大

【答案】A

【分析】（1）喷气式发动机属于热机的一种；

（2）大气压随高度的增加而减小；

（3）物体受平衡力时，所受合力为零，将保持静止状态或匀速直线运动状态。

（4）流体在流速大的地方压强小。

【解答】解：A喷气式发动机属于热机的一种，故A正确；

8.大气压随高度的增加而减小，故3错误；

C.物体受平衡力时，所受合力为零，将保持静止状态或匀速直线运动状态，飞机加速说明其受

到的合力不为零，所受的力不是平衡力，故C错误。

D流体在流速大的地方•压强小，故。错误。

故选：Ao

【母题2】（2023•邵阳）如图为汽油机工作过程中某冲程的示意图，此冲程是（）

A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程

【答案】B

【分析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程。

【解答】解：由图可知，汽油机的进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程。

故选：Bo

【母题3］（2023•自贡）如图所示，图A、B、C、。是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F

是演示实验的示意图。3图是冲程，与它原理相同的是—图所示的演示实验。

2

【答案】压缩；E

【分析】（1）判断汽油机的四个冲程，先看进气门和排气门的关闭情况，进气门打开的是吸气

冲程，排气门打开的是排气冲程，进气门和排气门都关闭的是压缩冲程或者做功冲程；活塞上

行为压缩冲程和排气冲程；活塞下行为吸气冲程和做功冲程。

（2）改变物体内能的方式有热传递和做功两种。做功改变物体内能的实质是能量的转化，具

体来说是内能和机械能的相互转化。对物体做功，物体的内能增加，温度升高；物体对外做功，

物体的内能减少，温度降低。

【解答】解：（1）A图中，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；

3图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；

C图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；

。图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；

（2）E图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的

着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过

程；/图是水蒸气膨胀对外做功，将塞子冲出，是内能转化为机械能。

综上所述，图石、F是演示实验的原理示意图。3图是压缩冲程，与它原理相同的是E图所示

的演示实验。

故答案为：压缩；E.

方法技巧

1.热机：利用内能做功的机械叫热机。

热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。

内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为

汽油机和柴油机两类。

2.内燃机的工作原理

（1）汽油机：四冲程汽油机的结构一汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花

塞。

冲程一活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

吸气冲程一靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物；

压缩冲程一外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高；

3

做功冲程一化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能；

排气冲程一靠惯性运动，排出废气。

（2）柴油机：四冲程柴油机的结构一汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷油

嘴。

柴油机的工作过程与汽油机几乎一样，但有三个区别：1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽

油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气；2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的

混合物，汽油机压缩的仅仅是空气；3）做功冲程：汽油机用火花塞点火，柴油机用喷油嘴喷

油。

热机的效率

【母题4］（2023•随州）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油

机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（）

克服摩擦机械散热笑懑后

耗能6%耗能30%热里

乙

A.甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高

B.由乙图可知该汽油机的效率是30%

C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值

D.为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值

4

【答案】A

【分析】（1）内燃机的压缩冲程将机械能转化为内能；

（2）热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，结合图中数据分析；

（3）热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。

【解答】解：

A、根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，机械

能转化为内能，气体的温度升高，故A正确；

热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用功

所占比例为：100%-36%-30%-6%=28%,即该汽油机的效率为28%,故3错误；

CD,热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃

烧是否充分、温度高低无关，故8错误。

故选：Ao

【母题5]（2023•广西）2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号厂遥十六运

载火箭发射成功。火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为能，散失的能量越少，发动

机效率越—（选填“高”或"低”）o

【分析】火箭升空时，将燃料燃烧释放的内能转化为机械能；

热机的效率是指，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，散失的能量越

少，用来做有用功的那部分的能量就越多。

【解答】解：火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为机械能；

发动机的效率是指，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，散失的能量

越少，用来做有用功的那部分的能量就越多，即效率越高。

故答案为：机械；高。

【母题6]（2023•沈阳）校车在某段平直路面上以36痴/人的速度匀速行驶10加〃，通过的路程

为km;若在此过程中消耗网柴油，发动机输出有用的机械功为L72xl07j,校车发动机

的效率为%-（柴油热值为4.3x107//依）

【答案】6；40o

【分析】（1）利用速度公式计算校车通过的路程；

w

（2）。放=收求出1依柴油完全燃烧放出的热量，然后利用〃=乎X100%可求校车发动机的效

5

率。

【解答】解：校车的速度u=36Am//z,行驶的时间1=10加〃=工/z,

6

根据v=上可得，校车通过的路程：

t

s=vt=36km/hx—h—6km;

6

网柴油完全燃烧放出的热量：

Q放=机9柴油=1kgx4.3xlO1J/kg=4.3xlO7J,

则校车发动机的效率为：

n=x100%=Sxl?Jx100%=40%。

。放4.3X107J

故答案为：6；400

方法技巧

1.内能：物体内部所有分子热运动的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。

（1）分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动

所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。同一个物

体（物态不变），温度越高，内能越大。

（2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分

子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，其内能会发生变化。所以分子势能与物体

的体积有关。

（3）物体内能的大小：物体的内能与物体的质量、温度、体积及物态有关。

一切物体中的分子都在做永不停息的做无规则运动，分子间都有分子力的作用，无论物体

处于何种状态，是何形状与体积、温度是高是低都是如此。因此，一切物体在任何情况下都具

有内能。

2.内能的改变：改变物体内能的方法有热传递和做功；热传递是能量的转移，做功是能量

的转化。这两种方法对改变物体内能是等效的。

（1）做功：外界对物体做功，物体的内能会增大（例如：摩擦生热）；物体对外做功，物体

内能会减小（例如：通过活塞向盛有水的烧瓶里打气，当活塞从瓶口跳起时，烧瓶中出现“白

雾”）。实质：能量从一种形式的能（其它形式的能）转化为另一种形式的能（内能）。

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(2)热传递：只要物体之间或同一物体的不同部分间存在着温度差，就会发生热传递，直

到温度变得相同(即没有温度差)为止。物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减小。

3.热量(Q)：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量；在国际单位制中，热量单位是

焦耳，符号是J。

4.内能与机械能是两种不同形式的能量，它们之间是可以相互转化的。整个物体可以处于

静止状态，没有动能；整个物体也可以处于相对高度为零的位置而没有势能，但它一定具有内

能。物体可以同时具有内能和机械能。

5.热量、温度和内能：“热量不能含、温度不能传、内能不能算”。

(1)热量是一个过程量，只有发生了热传递过程，有了内能的转移，才能讨论热量问题。

所以物体本身没有热量，不能说某个物体具有多少热量，更不能比较两个物体热量的大小。

(2)内能是一个状态量，但是它具有不可测量性，所以不能说物体具有多少的内能。

(3)在热传递过程中，热量从高温物体传到低温物体，而不能说将高温物体的温度传递给

了低温物体。

1.(2023•滨海新区模拟)如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为()

A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程

【分析】内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程；根据气门的关闭情况

和活塞的运行方向判断是哪一个冲程。

【解答】解：观察图可知，进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组

成的燃料混合物从进气门吸入气缸，是吸气冲程。

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故选：Ao

2.（2023•深圳模拟）下列有关图片的说法正确的是（）

甲乙丙丁

A.甲图——注射器中的液体很难被压缩，说明液体分子之间存在引力

B.乙图——新疆棉花质地柔软、形状蓬松，说明其分子间间隙较大

C.丙图——长征系列运动火箭采用的燃料为液态氢，是由于其热值较大

D.丁图——氢燃料电池的应用将极大改变现在能源缺乏的现状，使能源利用效率达到100%

【答案】C

【分析】（1）分子之间存在相互作用的引力和斥力；

（2）因为分子很小，人肉眼看不到，看到的间隙不是分子之间的间隙；

（3）热值是燃料一种特性，热值越大的燃料，在完全燃烧相同质量的燃料时，放出的热量越

多，在选择火箭燃料时首先要考虑燃料的热值大小；

（4）在使用能源时，总存在能量损耗，能源利用效率不会达到100%。

【解答】解：

A、分子之间同时存在相互作用的引力和斥力，液体很难被压缩，说明分子间有斥力，故A错

误；

3、新疆棉花质地柔软、形状蓬松，是因为棉花内有空隙，不能说明分子间有间隙，故3错误；

C、长征系列运动火箭采用的燃料为液态氢，原因是液态氢具有较大的热值，故C正确；

。、氢燃料电池的应用将极大改变现在能源缺乏的现状，但使用时总存在能量损耗，能源利用

效率不会达到100%,故D错误。

故选：C。

3.（2023•泉州一模）如图是汽油机工作循环中的某冲程剖面图，该冲程是（）

8

进排

气气

阀阀

关关

闭闭

械能

为机

转化

内能

,将

冲程

压缩

A.

内能

化为

能转

机械

,将

冲程

压缩

B.

械能

为机

转化

内能

,将

冲程

做功

C.

内能

化为

能转

机械

,将

冲程

做功

D.

】B

【答案

动）;

下运

塞向

，活

关闭

气门

，排

打开

气门

程（进

气冲

是：吸

冲程

四个

机的

内燃

析】

【分

）;

运动

向上

活塞

关闭,

排气门

闭，

门关

（进气

冲程

压缩

）;

运动

向下

活塞

关闭,

排气门

闭，

门关

（进气

冲程

做功

）;

运动

向上

活塞

打开,

排气门

闭，

门关

（进气

冲程

排气

断。

出判

点做

的特

冲程

各个

根据

动,

向上运

，活塞

关闭

气门

闭，排

门关

进气

点是

作特

的工

燃机

时内

悉，此

中获

从图

】解：

【解答

能。

为内

转化

械能

，机

冲程

压缩

程，

缩冲

是压

所以

：Bo

故选

筒,

作套

牛角

。以

所示

如图

器，

点火

塞式